基于谐振阻尼的三相LCL型并网逆变器谐波抑制优化策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是内部滤波器自身容易出现谐振,而且对电网背景谐波电压引起的电网电流谐波抑制能力有限。针对逆变器中LCL型滤波器自身存在的谐振现象,在逆变器侧电流单环控制的基础上,分析其谐振机理,采用基于电感电流一阶微分前馈的谐振阻尼抑制谐振;同时建立谐波电网下的LCL型并网逆变器微分方程模型。在抑制谐振的基础上,主要分析网侧谐波电流环直接抑制方式,实现对电网电流谐振与谐波复合抑制,同时采用滤波电容临界值作为选择网侧谐波电流闭环的条件。分析闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计。实验结果验证了所采用控制策略的正确性和有效性。     

LCL滤波并网逆变器的鲁棒控制

并网逆变器是分布式发电和微电网技术中的关键部件,其拓扑和控制成为近年来的研究热点。为了更好地抑制并网电流谐波,LCL滤波并网逆变器得到了越来越多的关注。然而,由于LCL滤波器存在数学模型阶数高和固有谐振峰等特点,其控制器的合理设计是长期以来的一大难题。为此在建立了同步旋转坐标系下LCL滤波并网逆变器的数学模型后,提出了一种鲁棒控制策略并利用电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。结果表明：所提方法能够很好地克服LCL滤波并网逆变器不易控制的缺点,同时具有较好的谐波电流抑制能力。此外,所提控制策略还能在电网电压非理想条件下实现消除并网功率波动或并网电流谐波的控制目标。     

基于模糊控制的并网逆变器的研究

并网逆变器采用LCL滤波器可有效滤除高次谐波,但LCL滤波器是无阻尼三阶系统,易发生谐振。采用无源阻尼方式来抑制谐振,并介绍了其原理及各参数的选取原则。采用并网电流与电容电流的双闭环控制策略,提出了以模糊PID双闭环控制技术控制并网电流,并进行了仿真研究。采用DSP作为控制芯片,设计了完整的主电路系统和驱动电路来进行实验验证。实验结果表明,该方法明显降低了并网电流的总谐波畸变率,避免了进网电流谐振,实现了进网电流的高功率因数。     

基于模糊控制的并网逆变器的研究

并网逆变器采用LCL滤波器可有效滤除高次谐波,但LCL滤波器是无阻尼三阶系统,易发生谐振.采用无源阻尼方式来抑制谐振,并介绍了其原理及各参数的选取原则.采用并网电流与电容电流的双闭环控制策略,提出了以模糊PID双闭环控制技术控制并网电流,并进行了仿真研究.采用DSP作为控制芯片,设计了完整的主电路系统和驱动电路来进行实验验证.实验结果表明,该方法明显降低了并网电流的总谐波畸变率,避免了进网电流谐振,实现了进网电流的高功率因数.     

基于陷波控制的LCL型光伏并网逆变器谐波谐振抑制研究

为研究光伏并网谐波谐振现象,针对LCL型光伏并网系统,建立了光伏并网逆变器数学模型,采用频域分析方法研究多台逆变器并网时的谐波谐振问题。建立单台和多台逆变器并联的输出阻抗模型,研究不同并联台数情况下逆变器谐波谐振特性和多并网逆变器相互间的耦合关系。在此基础上,提出逆变器的陷波控制方法抑制光伏并网系统的谐波谐振。仿真结果表明,该方法滤波效果好、能够抑制LCL型光伏并网系统的谐波谐振,同时对电网背景谐波噪声也具有较好的抑制效果。     

三相光伏并网逆变器电网高阻抗谐振抑制方法

针对电网电压高阻抗LCL滤波器谐振问题,提出一种虚拟电阻+电容有源阻尼方法。该方法将虚拟电阻和电容串联之后与三相光伏并网逆变器的滤波电容并联。通过滤波电容电压得到虚拟电阻和电容支路的电流,将虚拟电阻和电容支路的电流作为LCL滤波器谐振抑制有源阻尼电流给定。通过逆变侧电流闭环控制,实现对三相光伏并网逆变器电网高阻抗LCL滤波器谐振抑制。建立15 k W的T型三电平三相光伏逆变器平台,对所提有源阻尼方法进行稳态实验,实验结果验证所提方法的可行性和正确性。     

逆变器侧电流反馈的LCL滤波并网逆变器参数设计

对于采用有源阻尼控制策略的LCL并网逆变器而言,逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器能稳定工作,其控制参数设计相对简单,但是进网电流易产生较大的低频谐波。从控制的角度分析了产生低频谐波电流的原因,得出电流环的控制参数、LCL滤波器参数对低频谐波电流抑制的具体作用。在此基础上,得到逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器的滤波参数和控制参数的设计方法。实验结果表明,所提出的参数设计方法正确、有效。     

基于复合控制的LCL型并网逆变器研究

提出一种适用于LCL型并网逆变器含电容电流前馈和逆变输出电流反馈的控制策略,用来抑制并网逆变器LCL谐振,采用有源阻尼法比例谐振(PR)+重复控制(RC)来控制逆变输出电流从而间接控制并网电流以抑制电网电压波动,实现并网电流对电网电压的跟踪,提高功率因数。实验结果表明所提控制策略的可行性。     

LCL并网逆变器新型电流双闭环控制策略研究

提出了一种新型的LCL型并网逆变器电流双闭环控制策略。内环采用电容电流反馈增加LCL并网逆变器系统阻尼,以抑制LCL输出滤波器带来的高频谐振问题;外环采用重复PR复合控制策略实现对并网电流的高性能控制,以抑制电网电压波动和非线性负载对并网电流的影响,实现对基频信号的无静差控制和高功率因数并网。在此理论分析的基础上研究了控制系统的稳定性,提出LCL并网逆变器电流双闭环控制器优化设计方案。最后通过仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

LCL并网逆变器新型电流双闭环控制策略研究

提出了一种新型的LCL型并网逆变器电流双闭环控制策略。内环采用电容电流反馈增加LCL并网逆变器系统阻尼,以抑制LCL输出滤波器带来的高频谐振问题;外环采用重复PR复合控制策略实现对并网电流的高性能控制,以抑制电网电压波动和非线性负载对并网电流的影响,实现对基频信号的无静差控制和高功率因数并网。在此理论分析的基础上研究了控制系统的稳定性,提出LCL并网逆变器电流双闭环控制器优化设计方案。最后通过仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

基于有源阻尼的多逆变器并网谐振抑制

由于电网阻抗的耦合作用,基于LCL滤波器并网的光伏逆变器之间会产生并联谐振。针对多逆变器并网的谐振问题,提出了一种基于多逆变器并网闭环控制模型的有源阻尼控制策略。基于多逆变器并网拓扑,依据戴维南等效定理建立了多逆变器并网的闭环数学模型,分析了多逆变器之间的谐振机理;采用电容电流反馈构成有源阻尼以抑制并网谐振,给出了基于滤波电容电流反馈的多逆变器并网闭环控制框图;依据谐振阻尼表达式研究了有源阻尼系数对并网系统的稳态及动态特性的影响。在三台10 k W并网逆变器上进行了无阻尼环并网控制算法与加入有源阻尼环控制算法的对比实验,实验结果表明了所提出的有源阻尼控制方法的有效性和可行性。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

计及并网电流控制影响的弱电网下LCL滤波器参数优化设计

现有的LCL滤波器设计方法未能有效兼顾逆变器电流控制对滤波器设计的限制以及电网阻抗对并网稳定性的约束。文章通过建立含数字延迟的弱电网下LCL滤波并网逆变器模型,得到控制性能及并网稳定性对参数设计的约束条件,建立以损耗最小、成本最低、提高对电网阻抗适应能力、提升电流跟踪性能为子目标的多目标优化模型,并采用目标函数离差排序法确定权重系数,自适应权重PSO求解。该设计方案在保证滤波性能和制造成本的同时,增强了LCL并网逆变器在弱电网下的稳定裕度。最后,通过仿真分析验证了该设计方案的正确性与有效性。     

基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计

基于电容电流反馈的有源阻尼是实现LCL型并网逆变器谐振峰阻尼的一种有效方法,PI调节器因其简单有效而常用于并网电流的控制。针对基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型单相并网逆变器,详细分析PI调节器参数和电容电流反馈系数等闭环参数对系统性能的影响,通过对并网电流稳态误差、系统相位裕度和幅值裕度的分析,得到满足上述要求的PI调节器参数和电容电流反馈系数的取值范围,结合实际应用需要就可从中优化选取出合适的闭环参数。所提出的闭环参数设计方法不需要反复试凑,不仅可以有效阻尼LCL滤波器谐振峰,而且可以使系统具有高鲁棒性、快速动态响应性能和低稳态误差。实验结果证明了所提出的闭环参数设计方法是有效的。     

考虑电网等效电感影响的LCL型逆变器谐振抑制方法

LCL滤波器在大容量、低开关频率的并网逆变器系统中已广泛应用,但LCL容易发生谐振,特别是在多逆变器并联的新能源电力系统中。本文推导了LCL谐振的公式,根据并网电流谐振时滤波器网侧电感与电网等效电感为串联的特性,结合LCL的结构,提出采用网侧电感电压一阶微分和入网电流的双闭环控制策略,在不增加传感器数量条件下,网侧电感电压一阶微分反馈内环增加了系统阻尼,有效抑制了LCL的谐振;电流外环实现了对入网电流的直接控制,可保证较高的功率因数,提高逆变器的利用效率。与电容电流反馈控制的仿真对比结果表明,该控制策略在逆变器并网的环境中有更好的抑制电流谐振的效果,实现对并网电流质量的改善。     

弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法

弱电网下多逆变器并网系统的谐振问题一直广受关注,当计及背景谐波时,逆变器的电网电压前馈环节引入正反馈通路,将进一步恶化系统的电能质量。鉴于此,提出了一种弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法。通过对逆变器的控制环节进行导纳划分,建立基于三分解导纳的多逆变器并网等效模型,并利用模态分析法得到逆变器数量和电网侧阻抗变化时系统的谐振特性。计及电网电压前馈和电容电流反馈环节,对加权电流控制进行改进,并通过公共耦合点并联虚拟导纳对逆变器进行阻抗重塑,以实现对弱电网下系统谐振的抑制。仿真结果表明,所提方法既能极大地减小背景谐波对逆变器输出电流的影响,又能有效地抑制弱电网下多逆变器并网系统的谐振。     

LCL电压型整流器模型预测优化控制

提出了一种基于LCL滤波的电压型整流器VSR(Voltage Source Rectifier)有限控制集模型预测优化控制策略。传统的LCL整流器模型预测电流控制需要附加有源阻尼算法(MPC-AD)来消除LCL滤波器引起的谐振问题,此时会大大增加系统的计算负担且控制性能有待提升。为此利用模型预测控制中多变量控制的特性,通过构建单个代价函数同时控制网侧电流矢量、滤波电容电压矢量以及整流器侧电流矢量(MPC-i₁i₂u_c),无需状态变量反馈有源阻尼,然后通过所构造的代价函数J来选取下一时刻最优开关状态作用于系统。为验证所提出方法的可行性,进行仿真实验并搭建测试样机,通过与传统的MPC-AD控制方法进行比较,验证了所提出优化控制策略的可行性与优越性。     

LCL并网逆变器的单逆变器侧电流控制性能分析

对LCL滤波并网逆变器来说,单逆变器侧电流闭环控制实现较为方便,但是控制延迟导致系统仍存在欠阻尼谐振甚至不稳定。无源阻尼方法虽可实现优良的电流控制性能,但会导致额外的功率损耗;附加数字滤波器的有源阻尼方法具有改善系统稳定性的能力,但是数字滤波器在非谐振频率处的幅值以及相位特性影响控制性能。以无源阻尼方法下系统性能为基准,对比了已有的逆变器侧电流闭环控制有不同的谐振频率同控制频率的比值条件下的性能,结果表明在一拍采样与计算延迟下,已有的单逆变器侧电流闭环控制难以兼顾系统稳定性、动态特性以及鲁棒性,附加数字滤波器的有源阻尼方法具有较大的局限性。